This post has already been read 8 times!
Επιστήμονες του Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences κατάφεραν να προστατεύσουν ένα qubit χρησιμοποιώντας μηχανικές δονήσεις ουσιαστικά ηχητικά κύματα σε κβαντική κλίμακα. Η έρευνα, που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Nature Physics στις 15 Ιουλίου 2026, προήλθε από το εργαστήριο του καθηγητή Marko Lončar και είχε επικεφαλής τις Eliza Cornell και Zhujing Xu.
Τα qubits, οι θεμελιώδεις μονάδες πληροφορίας των κβαντικών υπολογιστών, είναι εξαιρετικά ευαίσθητα σε παρεμβολές από το περιβάλλον τους. Στο σύστημα που ανέπτυξε η ομάδα, ένα ηλεκτρονιακό spin σε ένα κέντρο κενής θέσης πυριτίου (silicon-vacancy center) μέσα σε κρύσταλλο διαμαντιού λειτουργεί ως σταθερή κβαντική μνήμη. Φωνόνια σωματίδια δόνησης μεταφέρουν την κβαντική πληροφορία ανάμεσα σε τέτοιους κόμβους μνήμης, με τρόπο ανάλογο του πώς τα φωτόνια μεταφέρουν πληροφορία σε οπτικά δίκτυα.
Το πρόβλημα της συνοχής
Μια χρήσιμη κβαντική μνήμη πρέπει να διατηρεί τη συνοχή της, δηλαδή την κβαντική της κατάσταση, για αρκετό χρόνο ώστε η πληροφορία να αποθηκευτεί και να μεταδοθεί. Ο θόρυβος του περιβάλλοντος όμως καταστρέφει γρήγορα αυτή την κατάσταση. Συνήθως, οι ερευνητές αντιμετωπίζουν αυτόν τον θόρυβο με παλμούς μικροκυμάτων, μια μέθοδος όμως που δεν ταιριάζει καλά σε spin qubits τοποθετημένα μέσα σε κοιλότητες που ενισχύουν την αλληλεπίδραση με φωνόνια.
Η ομάδα του Χάρβαρντ βρήκε λύση σε αυτή την αντίφαση με μια τεχνική που ονόμασαν «πλήρως μηχανική προστασία συνοχής». Αντί για μικροκύματα, «οδήγησαν» συνεχώς το spin με φωνόνια, μεταφέροντάς το σε μια προστατευμένη κατάσταση που ονομάζουν «ντυμένο» qubit καθώς το qubit «φοράει» το συνεχές ακουστικό πεδίο γύρω του, γίνεται λιγότερο ευάλωτο σε θόρυβο χαμηλής συχνότητας.
Διπλός ρόλος για τα φωνόνια
Επειδή το προστατευτικό πεδίο είναι μηχανικό, μπορεί να λειτουργήσει μέσα στις ίδιες κοιλότητες που συνδέουν τους κβαντικούς κόμβους τα φωνόνια αναλαμβάνουν έτσι διπλό ρόλο, μεταφέροντας πληροφορία και προστατεύοντάς τη ταυτόχρονα. «Λύνουμε δύο προβλήματα ταυτόχρονα», ανέφερε η Cornell. «Θέλουμε ισχυρή αλληλεπίδραση του spin με τα φωνόνια, αλλά και μεγάλο χρόνο συνοχής.»
Η τεχνική τριπλασίασε τον χρόνο συνοχής του spin, ενώ η ομάδα πέτυχε και συχνότητα Rabi 800 megahertz, επιτρέποντας εξαιρετικά γρήγορο έλεγχο του spin. Ο συνδυασμός μεγαλύτερης συνοχής και ταχύτερου ελέγχου φέρνει πιο κοντά την πρακτική εφαρμογή συμπαγών κβαντικών δικτύων πάνω σε τσιπ.
Πηγή: ultragreek.com
